3 ELEMENTOS E ÓXIDOS 2017

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As famílias de elementos químicos
Dependendo da finalidade e do tipo de estudo que o geoquímico (petrólogo, mineralogisto) está desenvolvendo, os elementos químicos podem ser agrupados de diversas formas:
1 - Abundância:
 
De acordo com a percentagem dos elementos constituintes de uma rocha:
Elementos maiores: > 1%
Elementos menores: 0,1% < < 1%
Elementos traços: < 0,1% (1000 ppm)
2- Afinidades: (Goldschmidt)
 
Goldschmidt: regras de substituição de acordo com valência e raio iônico para explicar a localização de elementos traços nos minerais
Calcófilos: (chalcos = cobre) afinidade com cobre (ou enxofre)  As, Cu, Zn, Cd, Pb etc. 
Siderófilos: (sideros = ferro) afinidade com ferro metálico  Ni, Cr, Co, Pt 
Litófilos: (lithos = pedra) afinidade com silicatos  metais alcalinos – Li, Na, K, Rb, Cs - e alcalino terrosos – Be, Mg, Ca, Sr, Ba –
Atmófilos: (atmos = vapor) elementos gasosos não combinados  N, gases raros
3 - T de condensação:
 
Elementos refratários: por ex. Os, W, Zr (alta T de condensação)
Elementos voláteis: por ex. Pb, Ni, (baixa T de condensação)
	 
	 Utilizada sobre tudo
 	 em Cosmoquímica
4. Raios iônicos:
Elementos incompatíveis: afinidade para a fase líquida (raio iônico grande)  K, Rb, Cs, Ba, Sr, Zr, ETR, U, Th
Elementos compatíveis: afinidade para a fase sólida (raio iônico pequeno)  Ni, Cr
LILE (large-Ion lithophile elements): elementos incompatíveis com os minerais constituintes do manto.  K, Rb, Ba, Sr, Cs
HFSE (High Field Strengh Elements; Treuil 1973): elementos com alta razão carga/raio ionico (>2) = incompatíveis  Ti, Nb, Hf, Zr, Ta (Th, U)
DIAGRAMA DE POTENCIAL ELETROSTÁTICO OU IÔNICO
(CARGA / RAIO IÔNICO) VS. RAIO IÔNICO 
DE DIFERENTES IONS METÁLICOS
Carga/raio iônico
5. Solubilidade em fluídos:
 
De acordo com o comportamento dos elementos na hidrosfera (desde a alteração até a sedimentação e diagênese) em função do raio “hidratado” e de parâmetros físico-químicos, T, P, pH etc.
Ex: Na água do mar Na enriquecido e K empobrecido (entre nos minerais neoformados)
 
6. Elementos terras raras:
 
ETR (ou REE): Grupo de 14 elementos naturais de número atómico 57 (La) até 71 (Lu) com propriedades químicas similares. São utilizados para a classificação de grandes familias de rochas 
Exemplos de diagramas multi-elementares de elementos terras raras
ELEMENTOS E ÓXIDOS / CONVERSÕES
Abundância dos elementos químicos: litosfera
São 14 elementos químicos que compõem 99% dos compostos naturais da litosfera:
O, Si,
Al, Fe, Mg, Ca, K, Na,
P, S, H, C, Ti, Mn.
Análise química de uma rocha: em % e ppm (em peso)
 
 Elementos maiores (%)
(óxidos principais; SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, MgO, CaO, K2O, Na2O, TiO2, P2O5, Cr2O5, H2O, CO2)
 
 Elementos menores (%)
(MnO, TiO2, P2O5)
 
 Elementos traços (PPM)
Th, Ba, Ta, Nb, Cs, U, Rb, Hf, Ni, Y, Sr etc.
La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Yb, Lu (Elementos Terras raras)
 
Fe 2+ (ferroso) Fe 3+ (férrico)
 
H2O e voláteis: (Perda ao Fogo / Loss on Ignition)
H2O- água adsorvida (umidade) - determinada com aquecimento a 90-110°C
H2O+ água estrutural - determinada com aquecimento a ≈ 800°C
Nomenclatura:
unidades de concentração (molaridade, molalidade, normalidade, % de óxidos, partes por milhão)
 
Conversões:
De % em peso de óxidos para % em peso de átomos
De % em peso de óxidos para % em mol de óxidos
De % em peso de óxidos para % em mol catiônica
De % em peso para ppm
EXEMPLOS DE ANÁLISES QUÍMICAS DE ROCHAS GRANÍTICAS E BASÁLTICAS
Óxidos
Traços
Terras raras
%
granito
Basalto
ppm
Granito
Basalto
ppm
Granito
Basalto
SIO2
75,5
48,3
Cl
41
20
La
31,26
20,85
Al2O3
12,5
13,7
Th
20
5
Ce
77,99
50,63
TiO2
0,18
1,7
Ba
435
202
Nd
39,09
27,38
Fe2O3
1,4
6,2
Ta
< 5
< 5
Sm
7,599
6,731
FeO
0,57
6,7
Nb
20
12
Eu
0,735
1,554
MnO
0,03
0,19
Cs
< 5
5
Gd
6,091
6,017
MgO
0,1
6,3
U
10
10
Dy
7,236
6,379
CaO
0,77
10
Rb
271
21
Ho
1,585
1,315
Na2O
3,3
2,6
Hf
< 8
< 8
Er
4,962
3,737
K2O
4,8
0,59
Sr
70
237
Yb
4,925
2,527
P2O5
0,05
0,38
Y
79
32
Lu
0,63
0,304
Cr2O3
0,003
0,029
Zr
243
202
EXEMPLO DE CONVERSÃO
Proporção molecular: %peso / Peso molecular. 
Percentagem em mol de óxido: Peso Molecular / somatória dos pesos moleculares x 100
Peso molecular equivalente: 
14